Synthese von Lipidtypen und ihrer Hauptmechanismen

Der Lipidsynthese Es besteht aus einer Reihe von enzymatischen Reaktionen, von denen kurzkettige Kohlenwasserstoffe kondensiert werden, um längerkettige Moleküle zu bilden, die anschließend unterschiedliche chemische Modifikationen erleiden können.

Lipide sind eine sehr unterschiedliche Art von Biomolekülen.

Einige Beispiele für häufige Lipide: Glycerophospholipide, Sterole, Glycerolipide, Fettsäuren, Sphingolipide und Prenole (Quelle: Der ursprüngliche Uploader war LMAPS bei englischer Wikipedia. / GFDL 1.2 (http: // www.Gnu.Org/lizenzen/alte Lizenzen/FDL-1.2.HTML) über Commons, angepasst von Raquel Parada)

Lipide sind die Hauptkomponenten biologischer Membranen, eine Tatsache, die sie zu grundlegenden Molekülen für die Existenz von Zellen als isolierte Einheiten ihrer Umgebung macht.

Einige Lipide haben auch spezielle Funktionen wie Pigmente, Cofaktoren, Transporter, Detergenzien, Hormone, intrakelluläre Boten, kovalente Verankerungen für Membranproteine ​​usw. Daher ist die Fähigkeit, verschiedene Arten von Lipiden zu synthetisieren, für das Überleben aller lebenden Organismen von entscheidender Bedeutung.

Diese große Gruppe von Verbindungen wird traditionell in verschiedene Kategorien oder Untergruppen eingeteilt: Fettsäuren (gesättigt und ungesättigt), Glyceridkomplexlipide (Lipoproteine).

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Arten von Lipiden und ihre Hauptsynthesemechanismen

Alle Reaktionssequenzen von Routen von Lipidbiosynthese sind endogon und reduktiv. Mit anderen Worten, sie alle verwenden ATP als Energiequelle und einen reduzierten Elektronentransporter wie NADPH als Reduktionsleistung.

Als nächstes werden die Hauptreaktionen der Biosynthesewege der Haupttypen von Lipiden beschrieben, dh von Fett- und Eicosanoidsäuren, Triacylglycerinolen und Phospholipiden und Sterolen (Cholesterin) (Cholesterin) (Cholesterin).

- Fettsäure -Synthese

Fettsäuren sind äußerst wichtige Moleküle aus Lipidsicht, da sie Teil der relevantesten Lipide in Zellen sind. Seine Synthese besteht im Gegensatz zu dem, was viele Wissenschaftler während der ersten Studien dachten, nicht aus dem umgekehrten Weg ihrer β-Oxidation.

Tatsächlich erfolgt dieser Stoffwechselweg in verschiedenen Zellkompartimenten und erfordert die Beteiligung eines Vermittlers von drei als Malonyl-CoA bekannten Kohlenstoffatomen, was bei der Oxidation nicht erforderlich ist.

Malonyl-Coa. Neuroteker / Pub -Domäne

Darüber hinaus ist es eng mit den Sulfhydrilgruppen von Proteinen verwandt, die als Acylgruppentransporter bekannt sind (ACP, Englisch Acylträgerproteine).

Im Allgemeinen ist die Synthese von Fettsäuren, insbesondere der der Langkette, ein sequentieller Prozess, bei dem in jeder „Rückkehr“ vier Schritte wiederholt werden, und während jeder Rückkehr gibt es eine gesättigte Säuregruppe, die das Substrat für die nächste ist, welche impliziert eine weitere Kondensation mit einem neuen Malonyl-CoA-Molekül.

In jeder Runde oder Reaktionszyklus erstreckt sich die Fettsäurekette um zwei Kohlenstoffe, bis eine Länge von 16 Atomen (Palmitat) erreicht ist, woraufhin der Zyklus verlässt.

Malonyl-CoA-Formation

Dieser Vermittler von drei Kohlenstoffatomen wird dank der Wirkung eines Acetyl-CoA.

In dieser Reaktion wird eine Carboxylgruppe, die aus einem Bicarbonat-Molekül (HCO3-) stammt, in einer ATP-abhängigen Form auf das Biotin übertragen, wobei die Biotinylgruppe die Funktion des „temporären Förderers“ des Moleküls erfüllt, während die Übertragung zu Acetyl-CoA, Herstellung von Malonyl-CoA.

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In der Sequenz der Synthese von Fettsäuren, das das verwendete Reduktionsmittel verwendet hat.

In Wirbeltieren ist der Synthase -Fettsäure -Komplex Teil einer einzelnen großen Polypeptidkette, in der die 7 enzymatischen Aktivitäten für die Syntheseroute dargestellt werden, sowie die hydrolytische Aktivität, die erforderlich ist, um Vermittler am Ende der Synthese freizusetzen.

Syntasa Fettsäure-Enzymstruktur (Quelle: Boehringer Ingelheim/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/lizenzen/by-sa/4.0) über Wikimedia Commons)

Die 7 enzymatischen Aktivitäten dieses Komplexes sind: ACILO-Gruppentransportprotein (ACP), Acetyl-Coa-ACP-Transacetilas cetoacil-ACP-Reduktase (KR), β-Hydroxyacil-ACP-Dehydratasa (HD) und Wut-ACP-Reduktase (ERREITUNG).

Bevor die Kondensationsreaktionen auftreten können, um die Fettsäurekette zusammenzustellen, werden die beiden TIOL -Gruppen im enzymatischen Komplex mit den Acylgruppen „belastet“ In der β-Cethoacyl-ACP-Synthase des Komplexes, die durch das Acetyl-Coa-ACP-Transacethyla-Enzym (at) (at) katalysiert wurde, katalysiert.

Anschließend wird eine malonische Gruppe von einem Malonyl -CoA.

Die Abfolge von vier Reaktionen für jede "Rückkehr" des Reaktionszyklus lautet wie folgt:

1. Kondensation: Acetyl- und Malonylgruppen, die im Enzym "beladen" "geladen" werden. In diesem Schritt gibt es ein CO2-Molekül und wird durch die β-Zoacyl-ACP-Synthase katalysiert (die Acetylgruppe nimmt die Position des „terminalen Methyls“ des Acetoacetyl-ACP-Komplexes ein).
2. Reduktion der Carbonylgruppe: Die Carbonylgruppe in der C3-Position des Acetoacetyl-ACP wird reduziert, um D-β-Hydroxibutiril-ACP zu bilden.
3. Dehydratisierung: C2- und C3-Kohlenstoffe der D-β-Hydroxibutiril-ACP haben keine Wassermoleküle und bilden eine Doppelbindung, die mit der Produktion der neuen Verbindung endet trans-∆2-Butenoil-ACP. Dieser Prozess wird durch ein β-Hydroxyacyl-ACP-Dehydratase (HD) -Ezym (HD) vermittelt.
4. Doppelbindungsreduktion: Die im Dehydratationsschritt gebildete Doppelbindung der Verbindung ist gesättigt (reduziert), um durch die durch das Enzym Wut-ACP-Reduktase (ER) katalysierte Reaktion zu Butiril-ACP zu führen, die auch NADPH als Reduktionsmittel verwendet.

Die Synthesereaktionen treten auf, bis ein Palmitatmolekül (16 Kohlenstoffatome) gebildet wird, das aus dem enzymatischen Komplex hydrolysiert und als möglicher Vorläufer für Fettsäuren von größeren Längenketten freigesetzt wird, die durch Delongationssysteme von Fettsäuren produziert werden, die sich glatt befinden Teil des endoplasmatischen Retikulums und in den Mitochondrien.

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Die anderen Modifikationen, die diese Moleküle wie beispielsweise die Entlarkungen leiden können.

- Synthese von Eicosanoiden

Eicosanoide sind Zelllipide, die Funktionen wie „kurze“ Messengermoleküle aufweisen, die von einigen Stoffen hergestellt werden, um mit ihren benachbarten Stoffen zu kommunizieren. Diese Moleküle werden aus mehrfach ungesättigten Fettsäuren von 20 Kohlenstoffatomen synthetisiert.

Prostaglandine

Als Reaktion auf einen hormonellen Stimulus greift das Phospholipase -Enzym Membranphospholipide an und setzt Araquidonato aus Glycerinkohlenstoff 2 frei. Diese Verbindung wird dank eines Enzyms des glatten endoplasmatischen Retikulums mit bifunktioneller Aktivität in Prostaglandine umgewandelt: Cyclooxygenase (COX) oder Prostaglandin H2 -Synthase.

Thromboxan

Prostaglandine können dank der Thromboxan -synthaseful in den Blutplättchen (Thrombozyten) in Thromboxans umgewandelt werden. Diese Moleküle beteiligen sich an den ersten Schritten der Blutgerinnung.

- Synthese von Triacylglycerinolen

Fettsäuren sind grundlegende Moleküle für die Synthese anderer komplexerer Verbindungen in Zellen wie Triacylglycerinolen oder Lipidglycerophospholipid -Lipidmembran (Prozesse, die vom metabolischen Bedarf an den zellulären Stoffwechsel abhängen).

Tiere produzieren Triacylglycerolen und Glycephalipipide aus zwei häufigen Vorläufern. Fett-CoA-Acyl werden durch Acyl-CoA-Synthesas produziert.

Die Triacylglycerinolen werden durch die Reaktion zwischen zwei Molekülen von Flo-CoA-Acil und einem 3-phosphat-Diacylglycerolmolekül gebildet; Diese Übertragungsreaktionen werden durch bestimmte Übertragungen katalysiert.

In dieser Reaktion gibt es zunächst Phosphatidsäure, die durch ein Enzymphosphatid-Säure-Phosphatase dephosphoryliert wird, um 1,2-Diacylglycerin zu produzieren, das wiederum ein drittes Molekül Fett-CoA-Acyl akzeptiert und Triacilglyceroll produziert.

- Synthese von Phospholipiden

Phospholipide sind extrem variable Moleküle, da sich viele verschiedene durch die Kombination von Fettsäuren und "Kopf" -Gruppen mit dem Glycerol -Skelett (Glycepholipholipiden) oder Sphinosin (Sphingolipiden) bilden können, die sie charakterisieren.

Die Generalanordnung dieser Moleküle erfordert die Synthese des Glycerinskeletts oder des kugelförmigen Skeletts mit den entsprechenden Fettsäuren, entweder durch Sterifizierung oder Amidierung, die Zugabe einer hydrophilen „Kopf“ -Gruppe durch eine Phosphodiéster -Bindung und, falls erforderlich, , die Veränderung oder der Austausch dieser letzten Gruppen.

In Eukaryoten tritt dieser Prozess im glatten endoplasmatischen Retikulum und auch in der inneren mitochondrialen Membran auf.

Reaktionsschritte

Die ersten Schritte der Synthesereaktion von Glycerophospholipiden entsprechen denen der Triacylglycerolenproduktion, da ein 3-phosphat-Glycerolmolekül in zwei Fettsäuremolekülen in Kohlenstoffen 1 und 2 verärgert wird. Es ist üblich, Phospholipide mit gesättigten Fettsäuren im C1 zu finden und im C2 von Glycerin ungesättigt.

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Phosphatidsäure kann auch durch Phosphorylierung eines Diacylglycerolmoleküls erzeugt werden, das bereits synthetisiert oder "recycelt" ist.

Die "Kopf" -Polarengruppen dieser Moleküle werden durch Phosphodiéster -Verbindungen gebildet. Das erste, was für diesen Prozess korrekt geschehen sollte, ist die "Aktivierung" einer der Hydroxylgruppen, die durch Mittelhydroxyl, die an der Reaktion beteiligt sind, am Prozess beteiligt ist.

Wenn dieses Molekül an Diacylglycerin bindet, wird CDP-Diacylglycerol (die "aktivierte" Form der Phosphatidsäure) gebildet, dies kann jedoch auch auf der Hydroxylgruppe der Gruppe "Kopf" auftreten.

Im Fall von Phosphatidylserin, beispielsweise wird Dicilglycerol durch Kondensation des Phosphatidsäuremoleküls mit einem Trif-Citidin-Cytidinmolekül (CTP) aktiviert.

Wenn sich ein MMP.

Beide Moleküle, die auf diese Weise produziert werden.

- Cholesterinsynthese

Cholesterin ist ein wesentliches Molekül für Tiere, das von seinen Zellen synthetisiert werden kann. Daher ist es in der täglichen Ernährung nicht wesentlich. Dieses Molekül von 27 Kohlenstoffatomen wird aus einem Vorläufer hergestellt: Acetat.

Dieses komplexe Molekül wird aus Acetyl-CoA in vier Hauptstadien gebildet:

1. Kondensation von drei Acetateinheiten zur Bildung der Mevalonato, ein intermediäres Molekül von 6 Karbonen (zuerst ein Acetoacetyl-CoA COA) (HMG-CoA Syntheta Enzym). Die Mevalonato bildet sich aus dem HMG-CoA und dank des HMG-CoA-Reduktase-Enzyms.
2. Mevalonato -Umwandlung in Isopreneinheiten. Die ersten 3 Phosphatgruppen werden von 3 ATP -Molekülen auf Mevalonato übertragen. Einer der Phosphate geht zusammen mit der angrenzenden Carbonylgruppe verloren und wird gebildet
3. Polymerisation oder Kondensation von 6 Isopreneinheiten von 5 Kohlenstoffatomen zur Bildung der 30 -Kohlenstoff -Atome (ein lineares Molekül) Rasur (ein lineares Molekül).
4. Zikration des Escualänen zur Bildung der 4 Ringe des Steroidkerns von Cholesterin und anschließende chemische Veränderungen: Oxidationen, Migration und Eliminierung von Methylgruppen usw., Was liefert Cholesterin.

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